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히드로겔 기반 액추에이터의 가능성과 한계

전문가 제언:    ○ 히드로겔(hydrogel)은 고분자가 가교된 삼차원 네트워크 구조체로서 젤리, 곤약, 두부, 한천 등도 히드로겔이다. 히드로겔은 함수성, 구조 유연성, 물질 흡수성이 풍부하여 온도, pH 등의 특정한 외적 인자나 특정 분자에 응답하여 체적이 변화하는 특징적인 분자 설계가 가능하다. 또한 소프트 콘택트렌즈, 인공근육, 인공유방, 인공피부, 상처 치료제, 약물 수송계에 있어서 약물 봉입 캐리어 등 폭넓은 의료 응용이 검토되고 있다.

   ○ 최근 미소기술(마이크로전자, 마이크로유체, MEMS)의 급속한 개발로 마이크로스케일이나 마크로스케일의 장치에 대하여 기계적인 작업을 수행할 수 있는 장치의 개발 필요성이 증대되고 있으며, 자극 응답성 히드로겔을 사용하는 액추에이터가 특별히 관심을 받고 있다. 본고는 자극 응답성 히드로겔 액추에이터가 상이한 자극에 대하여 나타내는 민감도, 상이한 종류의 변형 및 상이한 종류의 움직임에 대한 가능성과 이들의 활용 방법을 개관한 것이다.

   ○ 히드로겔의 가변적인 변형은 마이크로조정장치(인공 근육)의 설계 뿐 아니라 센서, 조절이 가능한 초점거리와 색상을 가진 광학장치, 마이크로유체장치에서 액체 흐름을 조정하는 등 다양한 분야의 이용이 가능하다. 히드로겔 기반의 액추에이터의 장점은 상이한 신호에 민감한 액추에이터의 설계 가능성이며 온도, pH, 이온 강도가 비교적 적은 범위로 변화해도 히드로겔은 체적이 크게 변화한다는 것이다.

   ○ 고려대학의 신소재 연구팀은 나노수준의 3D 프린팅을 구현하는 히드로겔 펜을 개발하고 원자력현미경의 정밀함과 극미세 전극의 정류상태 전류의 특성을 결합하여 나노미터 수준의 좁은 영역에서 전기화학반응을 연구하였으며 그 결과 히드로겔 피라미드의 접촉면적 조절, 나노수준의 전기도금, 3차원 나노물질 제조 등의 가능성을 보고하고 있는 등 국내 학계에서도 히드로겔 응용에 대한 연구가 기대되고 있다..

저자: Leonid Ionov
자료유형: 학술정보